JP2006032891A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板を回転させながら基板に処理液を供給して該基板に対して所定の処理を施す基板処理装置において、基板表面への処理液の再付着を効果的に防止する。
【解決手段】 スピンベース５の周縁部付近には、基板Ｗの下面周縁部に当接しつつ基板Ｗを支持する支持部７が複数個、スピンベース５から上方に向けて突出して設けられている。そして、複数個の支持部７によって基板Ｗの下面と対向するスピンベース５から所定の間隔離間させた状態で基板Ｗが水平に支持されている。そして、基板Ｗの上面と雰囲気遮断板９の対向面９ａとの間に形成される空間に対向面９ａに設けられた複数のガス噴出口９ｂから不活性ガスを噴出させる。これにより、基板Ｗはその上面側に供給される不活性ガスによって、支持部７に押圧されてスピンベース５に保持される。
【選択図】 図１

Description

この発明は、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、光ディスク用基板などの各種基板に処理液を供給して該基板に対して洗浄処理などの処理を施す基板処理装置に関するものである。

従来、この種の基板処理装置として、半導体ウエハ等の基板を鉛直軸回りに回転自在に支持された円盤状の回転ベース部材上に支持し、基板を回転させながら薬液等の処理液を基板の上下面に供給して基板を処理する基板処理装置がある（特許文献１参照）。この特許文献１に記載の基板処理装置においては、基板は保持部材として回転ベース部材の外周端部付近に設けられた複数本、例えば３本のチャックピンによって基板を位置決めして支持するようにしている。これにより、回転ベース部材からの回転力を基板に伝達させて基板を水平方向に規制しつつ回転させることができる。そして、基板の上下面の中心に処理液を供給するとともに基板を回転させることで処理液が遠心力で基板の外周側へ広げられ、基板の上下面全面に対する処理を行っている。ここで、基板の周縁から飛散した処理液は回転ベース部材の周囲に配置された飛散防止用のカップ等に当たって跳ね返り基板に再付着することがある。このため、これを防止するために基板上面に近接して遮断部材を配置して基板上面側の空間を制限するとともに、この制限された空間に窒素ガス等の不活性ガスを導入している。また、基板下面側についても同様にして遮断部材としての回転ベース部材と基板下面側との間に形成される空間に不活性ガスを導入して基板下面側への処理液の再付着を防止している。

特開平１１−１７６７９５号公報（第４頁−第６頁、図２）

ところが、基板の外周端部付近に保持部材としてチャックピンを設けて基板を水平方向に位置決めして支持する方式では、処理中に基板表面を伝って径方向外側へ向かう処理液が直接、チャックピンに当たって跳ね返り、基板外に排出されずに基板表面に再付着することがある。また、回転ベース部材が回転されることで回転ベース部材に上方に向けて植設されたチャックピンが基板端面の周囲の気流を乱れさせることとなる。その結果、処理中に飛散したミスト状の処理液が基板と遮断部材（または回転ベース部材）との間に形成される空間に巻き込まれて侵入して基板表面に再付着することがあった。さらに、基板がチャックピンによって保持される保持部分の処理を行うために処理途中に基板のチャックを開閉（基板保持を解除）させることがあるが、この場合は特に基板の径方向外側に向かう処理液をチャックピンで跳ね返らせ易くなる。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、基板を回転させながら基板に処理液を供給して該基板に対して所定の処理を施す基板処理装置において、基板表面への処理液の再付着を効果的に防止することを目的とする。

この発明にかかる基板処理装置は、基板を回転させながら基板に処理液を供給して所定の処理を施す基板処理装置であって、上記目的を達成するため、鉛直軸回りに回転自在に設けられた回転部材と、回転部材を回転させる回転手段と、回転部材に上方に向けて設けられ、基板の下面に当接して該基板を回転部材から離間させて支持する少なくとも３個以上の支持部材を有する支持手段と、基板の上面に気体を供給することによって基板を支持部材に押圧させて基板を回転部材に保持させる押圧手段とを備えている。

このように構成された発明では、基板がその下面に当接する少なくとも３個以上の支持部材によって離間して支持されるとともに、押圧手段から基板の上面に供給される気体によって支持部材に押圧されて回転部材に保持される。そして、回転手段が回転部材を回転させることで支持部材に押圧された基板は支持部材と基板との間に発生する摩擦力で支持部材に支持されながら、回転部材とともに回転することとなる。したがって、基板は回転中に径方向へと飛び出すことなく、回転部材に保持されて回転する。このように基板を回転部材に保持させることで基板の外周端部に接触して基板を保持する保持部材（例えば、チャックピン等）を不要とすることができる。このため、基板の回転により基板表面を伝って径方向外側に向かう処理液が直接に保持部材に当たって基板表面へ跳ね返ることがない。また、基板の外周端部付近の気流を乱す要因がないことから処理液ミストの基板表面側への巻き込みを軽減することができる。これにより、基板表面への処理液の再付着を効果的に防止することができる。

また、支持手段に対して駆動力を与える駆動手段をさらに設けて、支持手段は基板の下面に対して離当接自在に設けられた可動部材を支持部材として少なくとも４個以上有し、駆動手段からの駆動力を受けて少なくとも３個以上の可動部材が基板の下面に当接して基板を支持しながら、基板の下面に処理液を供給して処理を実行し、しかも、駆動手段は処理中に少なくとも１回以上可動部材の各々を基板の下面から離間させてもよい。この構成によれば、少なくとも３個以上の可動部材が支持部材として基板下面に当接して基板を支持しながら、基板はその上面に供給される気体によって可動部材に押圧されるので回転部材とともに回転する。そして、基板下面に処理液を供給しつつ、処理中に少なくとも１回以上可動部材の各々を基板下面から離間させることで、可動部材が基板下面に当接する部分にも処理液が回り込み基板の下面全体を処理することができる。

ここで、押圧手段は、基板の上面に対向する対向面を有する板状部材と、対向面に設けられた気体噴出口から気体を噴出させることによって対向面と基板の上面との間に形成される空間に気体を導いて供給する気体供給部とを備えるようにしてもよい。この構成によれば、対向面に設けられた気体噴出口から気体が噴出されることで対向面と基板の上面との間に形成される空間に気体が供給される。その結果、該空間に供給された気体の押圧力により基板をその下面に当接して支持する支持部材に押圧させることが可能となる。さらに気体噴出口を支持部材の回転軌跡上に設けて略鉛直方向に気体を噴出させるようにすると、基板下面に支持部材が当接する部分に対応する基板上面側に直接に気体が供給されることから基板を回転部材に確実に、しかも必要最小限の気体の供給量で効率良く保持させることができる。

また、基板の保持態様として、板状部材を固定した状態で回転する基板に対して気体を供給して基板を回転部材に保持させるようにしてもよいし、板状部材を鉛直軸回りに回転可能に構成して、板状部材を基板とともに回転させた状態で基板を回転部材に保持させるようにしてもよい。板状部材を基板とともに回転させた場合は、基板と板状部材との間に回転に伴う余分な気流が発生するのを防止することができ、より良好な基板処理を行うことができる。

ここで、支持部材に押圧されて回転する基板の下面に向けて処理液を供給する下面側処理液供給手段を設けると、いわゆるベベル処理と呼ばれる基板処理を行うことができる。すなわち、基板下面に処理液を供給することにより、該処理液は遠心力によって基板の下面から基板の周端面を伝わり、その上面に処理液を回り込ませて基板の上面周縁部の処理を行うことができる。この際、基板の回転速度、処理液の供給量および基板に供給される気体の流量等を調整することによって基板の上面周縁部の領域を選択的にエッチング（ベベルエッチング）する等の処理を行うことができる。

この発明では、押圧手段は下面側処理液供給手段から基板下面に供給された処理液が基板の上面周縁部に回り込んで処理される上面処理領域より内側の非処理領域に気体を供給するとともに、支持部材は基板上面側の非処理領域に対応する基板下面側に当接して支持しているので以下の作用効果を得ることができる。すなわち、基板の上面周縁部への処理液の回り込み量を均一にして、基板の上面周縁部に対する処理の均一性を飛躍的に向上させることができる。より具体的には、例えば、チャックピン等の保持部材を用いて基板の外周端部を保持してベベル処理を行う場合には、処理中に基板の外周端部をチャックピンによって保持している関係上、基板の上面周縁部のうちチャックピンによって保持されている部分とそうでない部分とで処理液が回り込んでくる量が異なり、処理液の回り込み量の均一性が阻害されることとなる。その結果、基板の上面周縁部を均一に処理することができない（処理むらが発生する）という問題があった。一方で、この発明によれば、基板の下面側に支持部材を当接させて支持するとともに、その上面側に気体を供給することで基板を保持しているので、処理液の回り込みを阻害させることなく、処理液の基板の上面周縁部への回り込み量を均一にすることができる。また、基板の上面処理領域より内側の非処理領域に気体を供給することで薬液の非処理領域への侵入を防止するとともに、基板の径方向における周端面からの処理液の回り込み幅を均一にすることができる。

また、支持部材に押圧されて回転する基板の上面周縁部に処理液を供給する上面側処理液供給手段を設けてもよい。この構成によれば、上面側処理液供給手段から基板の上面周縁部に直接に処理液を供給することで、基板の径方向における外周端部からの処理幅を自由に、しかも高精度に制御することができる。また、例えば、基板の一種である半導体ウエハのノッチ部分についてもノッチ部分への処理液の回り込み幅の均一性を良好にすることができる。

この発明によれば、基板はその下面に当接する支持部材によって回転部材から離間して支持されるとともに、基板の上面に気体が供給されることで支持部材に押圧されて回転部材に保持される。したがって、基板の外周端部に接触して基板を保持する保持部材を不要とすることができる。このため、基板の回転により基板表面を伝って径方向外側に向かう処理液が直接に部材に当たって処理液を跳ね返らせることがない。また、基板の外周端部付近の気流を乱す要因がないことからミスト状の処理液が基板表面側への巻き込みを軽減することができる。これにより、基板表面への処理液の再付着を防止することができる。

＜第１実施形態＞
図１は本発明にかかる基板処理装置の第１実施形態を示す図である。この基板処理装置は、半導体ウエハ等の基板Ｗの表面に化学薬品または有機溶剤等の薬液や純水またはＤＩＷ等のリンス液（以下、「処理液」という）を供給して基板Ｗに対して薬液処理、リンス処理を施した後にスピン乾燥を行う装置である。この基板処理装置では、基板Ｗの下面に対して処理液を供給して、その下面の処理を行うことができ、また基板Ｗの下面に対して処理液を供給することにより、基板Ｗの下面から基板Ｗの周端面を伝ってその上面（デバイス形成面）に処理液を回り込ませて基板Ｗの上面周縁部の処理（ベベル処理）を行うことができる。さらに、基板Ｗの上面に対して処理液を供給して、その上面の処理を行うことができる。

この基板処理装置は、中空の回転軸１が、モータ３の回転軸に連結されており、このモータ３の駆動により鉛直軸Ｊ回りに回転可能となっている。この回転軸１の上端部には、スピンベース５が一体的にネジなどの締結部品によって連結されている。したがって、モータ３の駆動によりスピンベース５が鉛直軸Ｊ回りに回転可能となっている。また、スピンベース５の周縁部付近には、基板Ｗの下面周縁部に当接しつつ基板Ｗを支持する支持部７が複数個、スピンベース５から上方に向けて突出して設けられている。そして、複数個の支持部７によってスピンベース５から所定の間隔離間させた状態で基板Ｗが水平に支持されている。このように、この実施形態ではスピンベース５が本発明の「回転部材」に相当している。

図２はスピンベース５を上方から見た平面図である。スピンベース５には、その中心部に開口が設けられるとともに、その周縁部付近には支持部７が複数個（この実施形態では１２個）設けられている。そして、１２個の支持部７が鉛直軸Ｊを中心として３０度ずつの等角度間隔で放射状に配置されている。ここで、基板Ｗを水平支持するためには、支持部７の個数は少なくとも３個以上であればよいが、支持部７が基板Ｗの下面に当接する部分を処理するためには、支持部７を基板Ｗの下面に対して離当接自在に構成するとともに、処理中に少なくとも１回以上、支持部７を基板Ｗの下面から離間させるのが望ましい。そのため、支持部７が基板Ｗの下面に当接する部分をも含めて基板Ｗの下面を処理するためには少なくとも４個以上の支持部７が必要とされ、実施形態である１２個の倍数の２４個としてもより安定し、問題なく実施できる。なお、支持部７の構成および動作については後で詳述する。

また、この基板処理装置は、図１に示すようにスピンベース５に対向して配置され、基板Ｗの上面側の雰囲気を遮断するための雰囲気遮断板９と、該雰囲気遮断板９と基板Ｗの上面との間に形成される空間ＳＰに窒素ガス等の不活性ガスを供給するガス供給部２１（本発明の「気体供給部」に相当）を備えている。そして、ガス供給部２１から基板Ｗの上面に向けて空間ＳＰに不活性ガスを供給することによって、基板Ｗを支持部７に押圧させて基板Ｗをスピンベース５に保持させることが可能となっている。なお、支持部７に押圧させた基板Ｗをスピンベース５に保持させながら回転することのできる条件については後で詳述する。

この雰囲気遮断板９は、中空を有する筒状の支持軸１１の下端部に一体回転可能に取り付けられている。この支持軸１１には、図示を省略する遮断駆動機構が連結されており、遮断駆動機構のモータを駆動することにより支持軸１１とともに雰囲気遮断板９がスピンベース５の回転軸と同軸に設けられた鉛直軸Ｊ回りに回転されるように構成されている。制御部８０は、遮断駆動機構のモータをモータ３と同期するように制御することで、スピンベース５と同じ回転方向および同じ回転速度で雰囲気遮断板９を回転駆動させることができる。また、遮断駆動機構の昇降駆動用アクチュエータ（例えばエアシリンダーなど）を作動させることで雰囲気遮断板９をスピンベース５に近接させたり、逆に離間させることが可能となっている。

図３は雰囲気遮断板９の底面図である。この雰囲気遮断板９は基板Ｗの径より若干大きく、その中心部に開口を有している。雰囲気遮断板９はスピンベース５の上方に配置されて、その下面（底面）が基板Ｗの上面と対向する対向面９ａとなっている。この対向面９ａには複数のガス噴出口９ｂが開口している。そして、複数のガス噴出口９ｂはスピンベース５に設けられた支持部７に対応する位置に、詳しくは支持部７の回転軌跡Ｔａ（図２）上に鉛直軸Ｊを中心とする円周に沿って等間隔に配列されている。これらのガス噴出口９ｂは、雰囲気遮断板９の内部のガス流通空間９ｃに連通している。なお、ガス噴出口は複数の開口に限らず、単一の開口、例えば、鉛直軸Ｊを中心として同心円状に全周にわたってリング状に開口したのものであってもよい。但し、複数のガス噴出口９ｂとした方が、ガス噴出圧の均一性を得る点で有利である。このように、この実施形態では雰囲気遮断板９が本発明の「板状部材」に、ガス噴出口９ｂが本発明の「気体噴出口」に相当している。

図１に戻って説明を続ける。この雰囲気遮断板９の内部に形成されたガス流通空間９ｃにガスを供給するために、ガス流通空間９ｃは配管２５を介してガス供給部２１に連通接続されている。この配管２５には制御部８０により開閉制御される開閉弁２３が介装されている。このため、制御部８０が開閉弁２３を開にすることでガス供給部２１からガス流通空間９ｃに窒素ガス等の不活性ガスが供給されて、複数のガス噴出口９ｂから基板Ｗの上面に向けて不活性ガスが噴出される。また、複数のガス噴出口９ｂは支持部７の回転軌跡Ｔａ上に配置されるように雰囲気遮断板９の対向面９ａに設けられて、略鉛直方向に不活性ガスを噴出するように形成されている。

そして、複数のガス噴出口９ｂの各々から均一に不活性ガスを噴出されることで、基板Ｗはスピンベース５に上方に向けて突出して設けられた各支持部７に均等に押圧される。これにより、基板Ｗはスピンベース５に水平に保持される。ここで、基板Ｗの下面に支持部７が当接する部分に対応する基板Ｗの上面側に直接に不活性ガスを供給しているので、基板Ｗをスピンベース５に確実に、しかも必要最小限のガス供給量で効率良く保持させることができる。なお、複数のガス噴出口９ｂからの不活性ガスは支持部７の回転軌跡Ｔａ上に供給する場合に限らず、支持部７の回転軌跡Ｔａよりも径方向内側あるいは外側に供給するようにしてもよい。

雰囲気遮断板９の中心の開口および支持軸１１の中空部には、上部洗浄ノズル１２が同軸に設けられ、その下端部のノズル口１２ａからスピンベース５に押圧保持された基板Ｗの上面の回転中心付近に薬液、リンス液等の処理液を供給できるように構成されている。この上部洗浄ノズル１２は、配管１３に連通接続されている。この配管１３は、基端部において分岐しており、一方の分岐配管１３ａには薬液供給源３１が接続され、他方の分岐配管１３ｂにはリンス液供給源３３が接続されている。各分岐配管１３ａ、１３ｂには開閉弁１５、１７が介装されており、装置全体を制御する制御部８０による開閉弁１５、１７の開閉制御によって上部洗浄ノズル１２から基板Ｗの上面に薬液とリンス液とを選択的に切換えて供給することができる。

また、支持軸１１の中空部の内壁面と、上部洗浄ノズル１２の外壁面との間の隙間は、気体供給路１８となっている。この気体供給路１８は、開閉弁１９を介装した配管２７を介して気体供給源３５に連続接続されている。そして、上部洗浄ノズル１２による薬液処理およびリンス処理を行った後、制御部８０による開閉弁１９の開閉制御によって気体供給路１８を介して基板Ｗの上面と雰囲気遮断板９の対向面９ａとの間の空間ＳＰに清浄な空気や不活性ガス等の気体を供給することによって、基板Ｗの乾燥処理を行うことが可能となっている。

回転軸１の中空部には、本発明の「下面側処理液供給手段」に相当する下部洗浄ノズル４１が同軸に設けられ、その上端部のノズル口４１ａから基板Ｗの下面の回転中心付近に処理液を供給できるように構成されている。この下部洗浄ノズル４１は、配管４３に連通接続されている。この配管４３は、基端部において分岐しており、一方の分岐配管４３ａには薬液供給源３１が接続され、他方の分岐配管４３ｂにはリンス液供給源３３が接続されている。各分岐配管４３ａ、４３ｂには開閉弁４５、４７が介装されており、装置全体を制御する制御部８０による開閉弁４５、４７の開閉制御によって下部洗浄ノズル４１から基板Ｗの下面に薬液とリンス液とを選択的に切換えて供給することができる。

また、回転軸１の内壁面と下部洗浄ノズル４１の外壁面との間の隙間は、円筒状の気体供給路４８を形成している。この気体供給路４８は、開閉弁４９を介装した配管５１を介して気体供給源３５に連続接続されていて、制御部８０による開閉弁４９の開閉制御によって気体供給路４８を介して基板Ｗの下面とスピンベース５の対向面との間の空間に清浄な空気や不活性ガス等の気体を供給することができる。

次に、支持部７の構成および動作について説明する。図４は支持部の構成を示す部分断面図である。なお、上記複数の支持部７はいずれも同一構成を有しているため、ここではひとつの支持部７の構成についてのみ図面を参照しつつ説明する。図４に示すように、支持部７はスピンベース５の一部が上方に向けて凸状に延出した延出部５ａの内部に設けられている。この支持部７は、基板Ｗの下面周縁部に離当接可能にスピンベース５の延出部５ａの上面に埋設されたフィルム７１と、上下方向に移動可能に支持されてフィルム７１の下面側に開口した円筒状凹部の上底面に離当接してフィルム７１の上面中央部を押上可能となっている可動ロッド７３と、この可動ロッド７３を上下動させるモータ等の駆動部７５とを備えている。なお、駆動部７５にはモータに限らず、エアシリンダ等のアクチュエータ全般を用いてもよい。

上記した構成を有する支持部７では、駆動部７５が制御部８０からの駆動信号によって図示省略する駆動連結部を介して可動ロッド７３を上昇駆動させることにより、可動ロッド７３の先端部がフィルム７１の円筒状凹部の上底面に当接してそのままフィルム７１の上面中央部を押上げる。これにより、スピンベース５の上面側に埋設されているフィルム７１の上面がスピンベース５の延出部５ａの上面から突出する。このため、複数の支持部７のフィルム７１の全て（若しくは少なくとも３個以上）を突出させることで、フィルム７１を基板Ｗの下面と当接させつつ基板Ｗをスピンベース５の延出部５ａの上面から離間（例えば、１ｍｍ程度）させて水平支持することが可能となる（図４）。

一方で、駆動部７５が可動ロッド７３を下降駆動させると、可動ロッド７３の先端部はフィルム７１の円筒状凹部の上底面から離間されて、フィルム７１の上面をスピンベース５の延出部５ａの上面と同一平面内に収容する。このため、突出させた複数の支持部７のフィルム７１のうち少なくとも３個を残して、その一部を下降させることで、下降させたフィルム７１を基板Ｗの下面から離間させることが可能となる。なお、このようなフィルム７１は、可撓性を有するとともに処理液に対する耐腐食性を有する樹脂により成形される。好ましくは、ＰＣＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂が用いられる。このように、この実施形態ではフィルム７１が本発明の「支持部材」に、駆動部７５が本発明の「駆動手段」に相当している。

ここで、基板Ｗの下面に処理液を供給して基板Ｗの周端面を伝ってその上面に処理液を回り込ませて基板Ｗの上面周縁部を処理（ベベル処理）する場合における、処理液が上面周縁部に回り込んで処理される上面処理領域ＴＲと、雰囲気遮断板９の対向面９ａに設けられたガス噴出口９ｂから噴出される不活性ガスの供給位置および支持部７の配設位置との位置関係について説明する。ガス噴出口９ｂから基板Ｗの上面に向けて略鉛直方向に噴出される不活性ガスは、処理液が上面周縁部に回り込んで処理される上面処理領域ＴＲより内側の非処理領域ＮＴＲに供給される。一方で、支持部７は不活性ガスが供給される非処理領域ＮＴＲに対応する基板Ｗの下面側に当接して支持するようにスピンベース５の周縁部に設けられている。このように構成することで、処理液の非処理領域ＮＴＲへの侵入を防止するとともに、基板Ｗの径方向における周端面からの処理液の回り込み幅を均一にすることができる。ここで、雰囲気遮断板９の対向面９ａの周縁は、処理液の回り込みを阻害させることのないよう上面処理領域ＴＲに対応して対向面が段差状に上方に後退している。

次に、支持部７に押圧させた基板Ｗをスピンベース５に保持させながら回転することのできる条件について図５を参照しつつ説明する。基板Ｗをその下面に当接する支持部７に押圧支持させる方式では、基板Ｗの上面と雰囲気遮断板９の対向面９ａとの間に形成される空間ＳＰに不活性ガスを供給することで空間ＳＰの内部圧力を高めて基板Ｗを支持部７に押圧させている。つまり、基板Ｗの外周端部に当接して保持するチャックピン等の保持部材がなく基板Ｗを高速回転させると基板Ｗが径方向外側に飛び出してしまうおそれがある。これは、空間ＳＰに供給された不活性ガスが基板Ｗを回転させるほど基板外に排出され易くなって空間ＳＰの内部圧力が低下することに加えて、基板Ｗの回転により基板Ｗに働く遠心力が、回転数が高くなるほど大きくなる（回転数の２乗に比例）からである。

そのため、支持部７に押圧させた基板Ｗをスピンベース５に保持させながら回転させるために、次の不等式、つまり、
（基板Ｗに働く遠心力Ｆ１）＜（基板Ｗの下面と支持部７との間に発生する摩擦力Ｆ２）
を満たす範囲内で装置の条件を設定する必要がある。基板Ｗに働く遠心力Ｆ１は径方向外向きに作用するのに対し、基板Ｗの下面と支持部７との間に発生する摩擦力Ｆ２は遠心力Ｆ１とは逆向きの径方向内向きに作用する。ここで、遠心力は一般にｍｒω^２（ｍ：質量、ｒ：回転中心から質点（ｍ）までの半径、ω：角速度）で表され、基板Ｗに働く遠心力Ｆ１を決定付ける装置側のパラメータとしては、スピンベース５の回転数Ｒ、スピンベース５の回転軸Ｊに対する基板Ｗの物理的な中心までの径方向の距離Ｄ（以下、「偏心量」という）および基板Ｗの質量がある。また、基板Ｗの下面と支持部７との間に発生する摩擦力Ｆ２は、基板Ｗと支持部７との間の摩擦係数（静摩擦係数）μと基板Ｗに作用する垂直抗力Ｎとの積μＮにより決定される。

そこで、本願発明者は、上記不等式を満たすように次の５つの装置側の制御因子の閾値を実験により求めた。すなわち、(1) スピンベース５の回転数Ｒ、(2)偏心量Ｄ、(3)ガス流量Ｖ、(4) 基板Ｗの上面と雰囲気遮断板９の対向面９ａとの間の距離Ｇ（以下、「ギャップ」という）、(5)基板Ｗおよび雰囲気遮断板９の面ブレ、基板Ｗと雰囲気遮断板９との平行度の以上５つのパラメータの閾値を求めた。ここで、ガス流量Ｖは空間ＳＰに供給される不活性ガスの総流量を意味し、気体供給路１８およびガス噴出口９ｂから基板Ｗの上面に向けて供給されるガス流量をいう。また、基板Ｗおよび雰囲気遮断板９の面ブレとは、基板Ｗおよび雰囲気遮断板９をそれぞれ回転軸Ｊ回りに回転させたときに基板Ｗの表面および対向面９ａが垂直方向に振れる振れ幅をいう。また、基板Ｗと雰囲気遮断板９との平行度とは、基板Ｗの上面と対向面９ａとの間の平行度をいう。

実験には、直径３００ｍｍのシリコン基板を用いており、基板Ｗの質量および摩擦係数μを決定する基板側材質はほぼ一定となる。一方で、摩擦係数μは支持部７の材質によって大きく異なる。基板Ｗの下面に当接する支持部７の材質にＳｉＣ、グラッシーカーボン、アルミナ等を用いた場合には、摩擦係数μは比較的大きくなる一方、フッ素樹脂系の材料を用いた場合には、摩擦係数μは比較的小さくなる。ここで、フッ素樹脂系の材料としては、例えばＰＣＴＥＦ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＶＤＦ（ポリビニリデンフルオライド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）等が用いられる。また、Ｏリングに使用される耐薬性、弾性を備えた材料としてカルレッツ（登録商標）あるいはパーフロを用いると、摩擦係数μはＳｉＣ、グラッシーカーボン、アルミナ等の材料群と、ＰＣＴＥＦ、ＰＶＤＦ、ＰＥＥＫ、ＰＶＣ等からなる材料群との中間の数値をとる。

上記した３種類の材料群を用いて装置側の各パラメータの閾値を求めたところ、表１〜表３に示す結果が得られた。表１は、支持部７の材質にＳｉＣ、グラッシーカーボン、アルミナ等を用いた場合の結果を、表２は、支持部７の材質にＰＣＴＥＦ、ＰＶＤＦ、ＰＥＥＫ、ＰＶＣ等を用いた場合の結果を、さらに表３は、支持部７の材質にカルレッツあるいはパーフロを用いた場合の結果を示す。そして、これら表１〜表３に示す条件の範囲内で使用することによって、基板Ｗを支持部７上で滑らせることなく安定して処理を行うことができる。

表１〜表３に示すように、基板Ｗと支持部７との間の摩擦係数μが小さくなるほど、回転数Ｒを小さくするとともに、ガス流量Ｖの増大とギャップＧを狭めることで空間ＳＰの内部圧力を高める必要があることが分かる。これは、回転数Ｒが高くなるほど遠心力Ｆ１が増大するとともに、空間ＳＰ内の不活性ガスの排出が促進され空間ＳＰの内部圧力が低下、つまり、基板Ｗに作用する垂直抗力Ｎが減少して摩擦力Ｆ２が小さくなるからである。この実施形態では、ガス流量をマスフローコントローラ等の流量制御手段で微細に調整することは勿論、遮断駆動機構の昇降駆動用アクチェータを０．０１ｍｍ単位でパルス制御することで雰囲気遮断板９と基板Ｗのギャップの微調整を可能とすることにより、押圧支持条件を精密にコントロールして装置の汎用性を高めている。

次に、上記のように構成された基板処理装置の動作について説明する。具体的には基板Ｗの下面側に処理液を供給して基板Ｗの下面および基板Ｗの下面から基板Ｗの周端面を伝ってその上面に処理液を回り込ませて基板Ｗの上面周縁部の処理する場合について説明する。この基板処理装置では、図示を省略する基板搬送ロボットにより未処理の基板Ｗが基板処理装置に搬送され、デバイス形成面を上にして裏面側で支持部７上に載置されると、制御部８０が装置各部を以下のように制御して薬液処理、リンス処理、および乾燥処理を実行する。なお、基板搬送ロボットによる基板Ｗの搬送を行う際には、雰囲気遮断板９、支持軸１１および上部洗浄ノズル１２は一体的にスピンベース５の上方に離間退避している。

上記のようにして基板Ｗが支持部７に載置されると、雰囲気遮断板９、支持軸１１および上部洗浄ノズル１２を一体的に降下させて雰囲気遮断板９を基板Ｗに近接配置させる。そして、開閉弁２３を開にしてガス供給部２１からの不活性ガスを雰囲気遮断板９の対向面９ａに設けられた複数のガス噴出口９ｂから噴出させるとともに、気体供給路１８から基板Ｗの上面中央部に向けて不活性ガスを供給する。これにより、雰囲気遮断板９の対向面９ａと基板Ｗの上面との間に形成される空間ＳＰの内部圧力が高められ、基板Ｗはその下面に当接する支持部７に押圧されてスピンベース５に保持される。さらに、基板Ｗの上面は雰囲気遮断板９の対向面９ａによって、ごく近接した状態で塞がれることになる。ここで、複数のガス噴出口９ｂから均等に不活性ガスを噴出させることで、基板Ｗは各支持部７に均等に押圧されて水平支持される。

それに続いて、モータ３を駆動してスピンベース５と一体に基板Ｗを回転させる。支持部７に押圧された基板Ｗは支持部７と基板Ｗとの間に発生する摩擦力で支持部７に支持されながら、スピンベース５とともに回転することとなる。このとき、図示を省略する遮断駆動機構のモータを駆動させることにより雰囲気遮断板９を鉛直軸Ｊ回りにスピンベース５の回転数とほぼ同一の回転数で同一方向に回転させる。これにより、基板Ｗと雰囲気遮断板９との間に回転に伴う余分な気流が発生するのを防止することができる。このように、この実施形態ではモータ３と遮断駆動機構のモータとで本発明の「回転手段」が構成されている。

そして、基板Ｗの回転開始とともに、制御部８０は、開閉弁４５を開にして薬液供給源３１からの薬液を下部洗浄ノズル４１のノズル口４１ａから基板Ｗの下面中心部に向けて供給する。これにより、基板Ｗの下面中心部に供給された薬液は、基板Ｗの回転に伴う遠心力によって下面全体に拡がり、基板Ｗの下面全面に対する薬液処理が行われる。ここで、薬液処理中に各支持部７を基板Ｗの下面から少なくとも１回以上、離間させることで支持部７と基板Ｗの当接部分にも薬液を回り込ませて当該部分を処理することができる。この場合、例えば、１２個の支持部７を順に１個ずつ離間させるようにしてもよいし、少なくとも３個の支持部７を基板Ｗの下面に当接させる限りにおいて２個以上の支持部７を一度に離間させるようにしてもよい。なお、気体供給路１８からの不活性ガスの供給により基板Ｗの下面中心部における下部洗浄ノズル４１のノズル口４１ａからの薬液の噴射圧に対抗させることができる。

基板Ｗの下面を伝って基板Ｗの径方向外側に向かった薬液は基板Ｗの上面へ回り込む薬液を除いて基板Ｗの外側に飛散するが、この実施形態では基板Ｗの外周端部を保持するチャックピン等の保持部材がないことから、基板Ｗの径方向外側に向かう薬液が基板表面に跳ね返ってくることがない。また、基板の外周端部付近の気流を乱す要因がないことから処理液ミストの基板表面側への巻き込みが軽減される。このため、基板Ｗの上面側の非処理領域ＮＴＲ（上面処理領域ＴＲより内側の領域）に薬液が跳ね返って、非処理領域（例えば、半導体ウエハにあってはデバイス形成領域）ＮＴＲが腐食されるのを防止することができる。また、処理液ミストの巻き込みを防止することで基板表面へのパーティクル付着を抑制することができる。

また、基板Ｗの下面中心部に供給された薬液の一部は、基板Ｗの中心部から周縁部へと伝わり、基板Ｗの周端面を回り込んで基板Ｗの上面周縁部へと至る。そして、基板Ｗの上面周縁部が上面処理領域ＴＲとして、くまなく処理されることになる。このように、この実施形態では基板Ｗの外周端部を保持するチャックピン等の保持部材がないことから、処理液の回り込み量が不均一となることがない。したがって、基板Ｗの外周端部の保持に起因する処理むらを防止することができる。

薬液処理を所定時間行った後、基板Ｗおよび雰囲気遮断板９の回転を継続しつつ、制御部８０は開閉弁４５を閉にして薬液供給源３１からの薬液の供給を停止して、代わって開閉弁４７を開にする。これにより、下部洗浄ノズル４１のノズル口４１ａからリンス液（純水、ＤＩＷ等）が、基板Ｗの下面中心部に向けて供給されることになる。この状態で、基板Ｗの下面中心部に供給されたリンス液は基板Ｗの下面全体に拡がり、基板Ｗに付着している薬液をリンス液で洗い落とすリンス処理が行われる。また、基板Ｗの下面中心部に供給されたリンス液は基板Ｗの周端面を回り込むことによって基板Ｗの上面周縁部ＴＲに付着した薬液も残らず洗い流される。こうして、薬液処理後の基板Ｗの下面、周端面および上面周縁部に存在する薬液を洗い流すことができる。

その後、リンス処理を所定時間行った後、制御部８０は開閉弁４７を閉にしてリンス処理を終了する。次に制御部８０はモータ３および遮断駆動機構のモータを高速回転させることで、基板Ｗおよび雰囲気遮断板９の回転が加速され、その表面に付着する液成分が遠心力で振り切られる。この乾燥処理の間、基板Ｗの上面と雰囲気遮断板９の対向面９ａとの間の空間ＳＰへの不活性ガスの供給と併せて制御部８０は開閉弁４９を開にして気体供給路４８から所定流量の不活性ガスを基板Ｗの下面とスピンベース５の対向面との間の空間に導入する。その結果、基板Ｗを取り囲む周囲の空間は速やかに不活性ガスによって置換されるので、空間内に残留する薬液雰囲気によって基板Ｗが汚染されることがない。また、不所望な酸化膜が基板Ｗの上下面に成長することがない。

乾燥処理の後、制御部８０はモータ３の駆動を停止して基板Ｗの回転を停止させるとともに遮断駆動機構のモータの駆動を停止して雰囲気遮断板９の回転を停止させる。そして、開閉弁１９および開閉弁２３を閉にして空間ＳＰへのガス供給を停止することで、基板Ｗの押圧支持を解除する。その後、雰囲気遮断板９が上方へ移動させられ、基板搬送ロボットによって処理済の基板Ｗが搬出される。

以上のように、この実施形態によれば、基板Ｗは、その下面に当接する支持部７に離間して支持されるとともに、その上面に供給される不活性ガスによって支持部７に押圧されることで、スピンベース５に保持される。そして、基板Ｗは支持部７との間に発生する摩擦力で支持部７に支持されてスピンベース５とともに回転される。このように基板Ｗを保持することで、基板Ｗの外周端部に接触して基板Ｗを保持するチャックピン等の保持部材を不要とすることができる。このため、基板Ｗの回転により基板表面を伝って径方向外側に向かう処理液が直接にチャックピン等の保持部材に当たって基板表面へ跳ね返ることがない。また、基板Ｗの外周端部付近の気流を乱す要因がないことからミスト状の処理液の基板表面側への巻き込みを軽減することができる。これにより、基板表面への処理液の再付着を効果的に防止することができる。

また、基板Ｗの下面側に支持部７を当接させて支持するとともに、その上面側に不活性ガスを供給することで基板Ｗを保持しているので、基板Ｗの上面周縁部（上面処理領域）ＴＲへの処理液の回り込みを阻害させることなく、基板Ｗの上面周縁部ＴＲへの処理液の回り込み量を均一にすることができる。また、基板Ｗの上面処理領域ＴＲより内側の非処理領域ＮＴＲに不活性ガスを供給することで薬液の非処理領域ＮＴＲへの侵入を防止して、基板Ｗの径方向における周端面からの処理液の回り込み幅を均一にすることができる。

また、支持部７を基板Ｗの下面から離当接可能に構成するとともに、基板Ｗの下面に処理液を供給しつつ処理中に少なくとも１回以上、各支持部７を基板Ｗの下面から離間させているので、支持部７が基板Ｗの下面に当接する部分にも処理液を回り込ませて基板Ｗの下面全体を処理することができる。

＜第２実施形態＞
図６は本発明にかかる基板処理装置の第２実施形態を示す図である。また、図７は図６の基板処理装置の平面図である。この第２実施形態が第１実施形態と大きく相違する点は、基板Ｗの上面周縁部に処理液を供給するための処理液供給ノズル６がさらに追加的に設けられている点、および処理液供給ノズル６の追加に伴い雰囲気遮断板９０の構成が一部変更となっている点であり、その他の構成は基本的に第１実施形態と同様である。したがって、支持部７に押圧させた基板Ｗをスピンベース５に保持させながら回転することのできる条件については第１実施形態で説明したパラメータ範囲内で使用することにより、基板Ｗを滑らせることなく安定した処理を行うことが可能となっている。以下においては同一構成については同一符号を付して説明を省略し、相違点を中心に本実施形態の特徴について説明する。

この実施形態では、基板Ｗの上面周縁部の処理が、基板Ｗの下面に供給され基板Ｗの周端面を伝って基板Ｗの上面側に回り込ませた処理液によるものではなく、基板Ｗの上面に対向配置する処理液供給ノズル６から供給する処理液によるものとなっている。この処理液供給ノズル６は、スピンベース５の上方であって雰囲気遮断板９の側方に配置されることで、基板Ｗの上面周縁部に処理液を供給可能になっている。すなわち、処理液供給ノズル６には、その内部に薬液供給管６１とリンス液供給管６３が配設され、各供給管６１、６３の下端部から基板Ｗの上面周縁部に対して、それぞれ薬液、リンス液を供給できるように構成されている。ここで、薬液供給管６１は配管１４を介して薬液供給源３１と接続される一方、リンス液供給管６３が配管２２を介してリンス液供給源３３と接続されている。また、配管１４、２２にはそれぞれ、開閉弁１６、２０が介装されており、制御部８０が開閉弁１６、２０を制御することで処理液供給ノズル６に供給される薬液およびリンス液の流量を調整可能となっている。

また、処理液供給ノズル６は１本のアーム６５（図７）の先端側に固着されている。一方、アーム６５の基端部には、ノズル移動機構６７が連結されている。そして、制御部８０からの制御指令に応じてノズル移動機構６７が作動することでアーム６５を回転軸心Ｐ回りに揺動駆動させることが可能である。これにより、処理液供給ノズル６は、基板Ｗに対向して基板Ｗの上面周縁部に処理液を供給する対向位置（図７の実線で示す位置）と、供給位置から側方に退避した退避位置（図７の破線で示す位置）との間を移動することができる。このように、この実施形態では処理液供給ノズル６が本発明の「上面側処理液供給手段」に相当している。

図８は、図６に示す基板処理装置の雰囲気遮断板９０の底面図である。この雰囲気遮断板９０が第１実施形態にかかる基板処理装置の雰囲気遮断板９と相違する点は、雰囲気遮断板９０の外縁の一部がコ字状に中心部に向けて窪んだ窪部９０ａを有している点、および窪部９０ａの周囲のガス噴出口９０ｂから不活性ガスを基板Ｗの上面側へ向けて下向きかつ外向きに噴出できるようになっている点である。これにより、処理液供給ノズル６が窪部９０ａに入り込むことにより、処理液供給ノズル６を基板Ｗの上面周縁部（上面処理領域）ＴＲと対向する対向位置に配置することを可能としている。ここで、雰囲気遮断板９０が基板Ｗの上面を広範囲に塞ぐようにするため、窪部９０ａおよび処理液供給ノズル６は基板Ｗの上面周縁部ＴＲに処理液を供給する上で必要最小限の大きさで構成される。また、ガス噴出口９０ｂから不活性ガスを下向きかつ外向きに噴出させることで、処理液供給ノズル６が対向位置にあるときに処理液が基板Ｗの上面の非処理領域（上面処理領域ＴＲより内側の領域）ＮＴＲに入り込むのを防止するとともに、処理液供給ノズル６が退避位置にあるときに薬液雰囲気が基板Ｗの上面と雰囲気遮断板９０との間に形成される空間ＳＰに侵入するのを防止することができる。なお、その他の構成は基本的に第１実施形態にかかる基板処理装置の雰囲気遮断板９と同様であるので説明を省略する。

次に、上記のように構成された基板処理装置の動作について図９を参照しつつ詳述する。図９は、図６の基板処理装置の動作を示すフローチャートである。先ず図示省略する基板搬送ロボットにより未処理の基板Ｗが基板処理装置に搬送され、デバイス形成面を上にして裏面側で支持部７上に載置されると、制御部８０は雰囲気遮断板９０を降下させて雰囲気遮断板９０を基板Ｗに近接配置させる（ステップＳ１）。そして、開閉弁２３を開にしてガス供給部２１からの不活性ガスを雰囲気遮断板９０の対向面９ａに設けられた複数のガス噴出口９ｂ、９０ｂから噴出させるとともに、気体供給路１８から基板Ｗの上面中央部に向けて不活性ガスを供給することで、基板Ｗを支持部７に押圧させてスピンベース５に保持させる（ステップＳ２）。

次に、制御部８０はノズル移動機構６７を作動させることで処理液供給ノズル６を対向位置に位置決めする（ステップＳ３）。それに続いて、制御部８０は雰囲気遮断板９０は停止させたままでモータ３を駆動してスピンベース５と一体に基板Ｗを回転させる（ステップＳ４）。続いて、開閉弁１６を開にして処理液供給ノズル６から薬液を基板Ｗの上面周縁部ＴＲに供給する（ステップＳ５）。これにより、薬液は基板Ｗの上面周縁部ＴＲの全周にわたって基板Ｗの端部から所定幅に均一に供給され、基板Ｗの上面周縁部ＴＲに対する薬液処理が行われる。薬液処理後、制御部８０は開閉弁２０を開にして、処理液供給ノズル６からリンス液を基板Ｗの上面周縁部ＴＲに供給する（ステップＳ６）。これにより、基板Ｗの上面周縁部ＴＲに付着している薬液がリンス液で洗い落とされる。

こうして、基板Ｗの上面周縁部ＴＲへの薬液処理およびリンス処理が完了すると、制御部８０はノズル移動機構６７を作動させることで処理液供給ノズル６を退避位置に位置決めする（ステップＳ７）。続いて、基板Ｗの下面を処理することになるが、ここで制御部８０は遮断駆動機構のモータを駆動して雰囲気遮断板９０をスピンベース５の回転数とほぼ同一の回転数で同一方向に雰囲気遮断板９０を回転させる（ステップＳ８）のが望ましい。これにより、基板Ｗと雰囲気遮断板９との間に回転に伴う余分な気流が発生するのを防止して薬液雰囲気の巻き込みや薬液の跳ね返りが防止される。

そして、制御部８０は開閉弁４５を開にして薬液供給源３１からの薬液を下部洗浄ノズル４１のノズル口４１ａから基板Ｗの下面中心部に向けて供給する（ステップＳ９）。これにより、基板Ｗの下面中心部に供給された薬液は、基板Ｗの回転に伴う遠心力によって下面全体に拡がり、基板Ｗの下面全面に対する薬液処理が行われる。なお、基板Ｗの下面に対する薬液処理は基板Ｗの上面周縁部ＴＲに対する薬液処理中に、または基板Ｗの上面周縁部ＴＲに対する薬液処理のタイミングと一部が重複するように行うようにしてもよい。こうして、薬液処理を所定時間行った後、基板Ｗの回転を継続しつつ、制御部８０は開閉弁４５を閉にして薬液供給源３１からの薬液の供給を停止して薬液を振り切って基板外に排液する。

こうして、薬液の液切りが完了すると、制御部８０は開閉弁４７を開にすることで基板Ｗの下面に対するリンス処理を行う（ステップＳ１０）。なお、基板Ｗの下面に対するリンス処理についても、基板Ｗの上面周縁部ＴＲに対するリンス処理中に、または基板Ｗの上面周縁部ＴＲに対するリンス処理のタイミングと一部が重複するように行うようにしてもよい。そして、リンス処理を所定時間行った後、制御部８０は開閉弁４７を閉にしてリンス液の供給を停止してリンス液を振り切って基板外に排液する。

次に、基板Ｗの上面と雰囲気遮断板９０の対向面９ａとの間の空間ＳＰへの不活性ガスの供給と併せて制御部８０は開閉弁４９を開にして気体供給路４８から所定流量の不活性ガスを基板Ｗの下面とスピンベース５の対向面との間の空間に導入する。そして、モータ３および遮断駆動機構のモータを高速回転させることにより残留するリンス液を飛ばして、乾燥処理が行われる（ステップＳ１１）。

基板Ｗの乾燥処理が終了すると、制御部８０は遮断駆動機構を制御して雰囲気遮断板９０の回転を停止させる（ステップＳ１２）とともに、モータ３を制御して基板Ｗの回転を停止させる（ステップＳ１３）。そして、開閉弁１９および開閉弁２３を閉にして空間ＳＰへのガス供給を停止することで、基板Ｗの押圧支持を解除する（ステップＳ１４）。その後、雰囲気遮断板９０が上方へ移動させられ、基板搬送ロボットによって処理済の基板Ｗが搬出される。これにより、一連の薬液処理およびリンス処理の動作が終了する。

以上のように、この実施形態によれば、基板Ｗの外周端部に接触して基板Ｗを保持するチャックピン等の保持部材を不要とすることで、第１実施形態と同様にして基板表面への処理液の再付着を効果的に防止することができる。また、処理液供給ノズル６から直接に処理液を基板Ｗの上面周縁部（上面処理領域）ＴＲに供給しているので、以下の利点が得られる。すなわち、基板Ｗの下面に供給される処理液を基板の周端面から回り込ませて基板Ｗの上面周縁部ＴＲの処理を行うに比べて、基板Ｗの径方向における周端面からの処理幅の制御が容易である。このため、基板Ｗの径方向における周端面からの処理幅を自由に、しかも高精度に制御することができる。また、半導体ウエハ等の基板Ｗにノッチ部分がある場合でも、ノッチ部分の処理幅の均一性を良好にすることができる。

また、この実施形態においても、基板Ｗの下面に処理液を供給しつつ処理中に少なくとも１回以上、各支持部７を基板Ｗの下面から離間させることで、支持部７が基板Ｗの下面に当接する部分にも処理液を回り込ませて基板Ｗの下面全体を処理することができる。

また、この実施形態では、処理液供給ノズル６から薬液とリンス液を基板Ｗに供給しているが、薬液とリンス液のそれぞれについて別個にノズルを設けるようにしてもよい。なお、この場合でも各ノズルの大きさを共通にして交互に各ノズルを雰囲気遮断板９０の側方に配置させることで、一箇所の窪部９０ａを設けることで雰囲気遮断板９０を構成することができる。

＜第３実施形態＞
図１０は、本発明にかかる基板処理装置の第３実施形態を示す図である。また、図１１は図１０の基板処理装置の部分断面図である。この第３実施形態は、基板Ｗの上面周縁部に処理液を供給するための処理液供給ノズルが追加的に設けられている点については第２実施形態と共通するが、基板Ｗの上面側処理液供給時に第２実施形態では雰囲気遮断板９０を回転させることができなかったのに対し、この第３実施形態では雰囲気遮断板を回転させることが可能となっている点が異なる。この相違により雰囲気遮断板の構成が一部異なる他は基本的に第１および第２実施形態と同様の構成である。したがって、支持部７に押圧させた基板Ｗをスピンベース５に保持させながら回転することのできる条件については第１実施形態で説明したパラメータ範囲内で使用することにより、基板Ｗを滑らせることなく安定した処理を行うことが可能となっている。以下においては同一構成については同一符号を付して説明を省略し、相違点を中心に本実施形態の特徴について説明する。

この実施形態では、雰囲気遮断板９１が基板Ｗの平面サイズよりも小さな円形の対向面９１ａを有している。そのため、対向面９１ａと基板Ｗの上面とを平行して対向させた際に、基板Ｗの上面周縁部が対向面９１ａに塞がれることなく露出する。この雰囲気遮断板９１はちょうど、対向面９１ａを下面として上方にいくに従って横断面のサイズが徐々に小さくなっている円錐台形状の下部と、該円錐台の上面を横断面とする円柱形状の上部とを連結した形状をしている。具体的には、雰囲気遮断板９１の下部周縁は全周にわたって対向面９１ａから上方にいくに従って回転軸Ｊ側に近づくように傾斜した傾斜面９１ｂを形成している。また、雰囲気遮断板９１の上部周縁、つまり傾斜面９１ｂから上方は、ほぼ垂直に立ち上がった側面９１ｃを形成している。

処理液供給ノズル８は下端部から薬液またはリンス液が選択的に供給することが可能となっている。また、処理液供給ノズル８は図示省略するノズル移動機構と接続され、ノズル移動機構を駆動することで、雰囲気遮断板９１の側面９１ｃに近接する近接位置（図１１に示す位置）と、雰囲気遮断板９１から側方（あるいは上方）に退避した退避位置に位置決めされる。処理液供給ノズル８は側面が雰囲気遮断板９１の側面９１ｃと平行して対向するように、例えば鉛直方向に伸びる円筒形状に構成され、ノズル８が近接位置に位置決めされた際に、傾斜面９１ｂに向けて処理液が吐出可能となっている。

雰囲気遮断板９１の対向面９１ａは疎水性を有する疎水面となっている一方で、傾斜面９１ｂは親水性を有する親水面となっている。そのため、傾斜面９１ｂに供給された処理液は、傾斜面９１ｂに沿って流下する。そして、傾斜面９１ｂの下端に達した処理液は、疎水面である対向面９１ａに回り込むことなく、基板Ｗの上面周縁部に流下する。具体的には、雰囲気遮断板９１から流下する処理液は、傾斜面９１ｂを基板Ｗに向けて延長したときの基板Ｗの上面との交線よりも外側の上面処理領域ＴＲに供給され、基板Ｗの回転に伴う遠心力を受けて基板Ｗの周縁に向かって流れ、基板Ｗの周端面を伝って流下する。このため、処理液供給ノズル８から処理液を吐出しつつ基板Ｗを回転させることで、基板Ｗの上面周縁部を全周にわたって均一に処理することができる。

次に、上記のように構成された基板処理装置の動作について図１２を参照しつつ説明する。図１２は、図１０の基板処理装置の動作を示すフローチャートである。基板Ｗがデバイス形成面を上にして裏面側で支持部７上に載置されると、制御部８０は雰囲気遮断板９１を降下させて雰囲気遮断板９１を基板Ｗに近接配置させる（ステップＳ２１）。そして、不活性ガスを複数のガス噴出口９ｂから噴出させるとともに、気体供給路１８から基板Ｗの上面中央部に向けて不活性ガスを供給することで、基板Ｗを支持部７に押圧させてスピンベース５に保持させる（ステップＳ２２）。

次に、制御部８０はノズル移動機構を駆動して処理液供給ノズル８を雰囲気遮断板９１の側面９１ｃに近接する近接位置に位置決めする（ステップＳ２３）。それに続いて、モータ３を駆動して基板Ｗを回転させる（ステップＳ２４）とともに、遮断駆動機構のモータを駆動して雰囲気遮断板９１を鉛直軸Ｊ回りにスピンベース５の回転数とほぼ同一の回転数で同一方向に回転させる（ステップＳ２５）。続いて、処理液供給ノズル８から雰囲気遮断板９１の傾斜面９１ｂに薬液を供給する。供給された薬液は傾斜面９１ｂを流下して回転する基板Ｗの上面周縁部ＴＲに供給され、基板Ｗの端部から所定の処理幅に基板Ｗの全周にわたって均一な薬液処理が行われる（ステップＳ２６）。

ここで、雰囲気遮断板９１の対向面９１ａは疎水面であることから、対向面９１ａに薬液が回り込むことはなく、また、雰囲気遮断板９１と基板Ｗの上面との間に形成される空間ＳＰに供給された不活性ガスが径方向外側に流れ出ることで、上面中央部の非処理領域ＮＴＲに薬液雰囲気が侵入することがない。さらに、基板Ｗと雰囲気遮断板９１とが同期回転されることで、余分な気流が発生するのを防止して基板周辺の薬液雰囲気の巻き込みや跳ね返りによる薬液の非処理領域ＮＴＲへの侵入が防止される。

また、基板Ｗの上面への薬液供給と同時に、あるいは基板Ｗの上面への薬液供給後に下部洗浄ノズル４１からも薬液を供給することで基板Ｗの下面全体に対する薬液処理を実行する（ステップＳ２７）。こうして、基板Ｗの上面周縁部ＴＲおよび下面に対する薬液処理を所定時間行った後、薬液の供給を停止して薬液を振り切って基板外に排液する。薬液の液切りが完了すると、処理液供給ノズル８からリンス液を基板Ｗの上面周縁部に供給する（ステップＳ２８）。これにより、基板Ｗの上面周縁部ＴＲに付着している薬液がリンス液で洗い落とされる。また、基板Ｗの上面へのリンス液供給と同時に、あるいは基板Ｗの上面へのリンス液供給後に下部洗浄ノズル４１からもリンス液を供給することで基板Ｗの下面全体に対するリンス処理を実行する（ステップＳ２９）。

基板Ｗの上面周縁部ＴＲへのリンス液供給後、制御部８０はノズル移動機構を駆動して処理液供給ノズル８を退避位置に位置決めする（ステップＳ３０）。続いて、制御部８０は基板Ｗの上面と雰囲気遮断板９１の対向面９ａとの間の空間ＳＰへの不活性ガスの供給と併せて開閉弁４９を開にして気体供給路４８から所定流量の不活性ガスを基板Ｗの下面とスピンベース５の対向面との間の空間に導入する。そして、モータ３および遮断駆動機構のモータを高速回転させることで、基板Ｗおよび雰囲気遮断板９１に付着する液成分を遠心力で振り切り乾燥させる（ステップＳ３１）。

基板Ｗの乾燥処理が終了すると、制御部８０は遮断駆動機構を制御して雰囲気遮断板９１の回転を停止させる（ステップＳ３２）とともに、モータ３を制御して基板Ｗの回転を停止させる（ステップＳ３３）。そして、開閉弁１９および開閉弁２３を閉にして空間ＳＰへのガス供給を停止することで、基板Ｗの押圧支持を解除する（ステップＳ３４）。その後、雰囲気遮断板９１が上方へ移動させられ、処理済の基板Ｗが搬出される。

以上のように、この実施形態によれば、基板Ｗの外周端部に接触して基板Ｗを保持するチャックピン等の保持部材を不要とすることで、先の実施形態と同様にして基板表面への処理液の再付着を効果的に防止することができる。また、処理液供給ノズル８から雰囲気遮断板９１の傾斜面９１ｂを伝って処理液を流下させて基板Ｗの上面周縁部（上面処理領域）ＴＲに供給しているので、基板Ｗの全周にわたって処理幅を均一にすることができる。すなわち、処理液は親水面である傾斜面９１ｂに沿って流下して基板Ｗの周端面から一定の範囲に供給され疎水面である対向面９１ａに回り込むことがないので、処理幅にばらつきが生じることがない。しかも、基板Ｗとともに雰囲気遮断板９１を回転させながら処理液を基板Ｗの上面周縁部ＴＲに供給することができるので、上面中央部（非処理領域ＮＴＲ）への処理液の巻き込みや跳ね返りを効果的に防止することができる。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、基板Ｗの下面、周端面および上面周縁部を洗浄する基板処理装置に対して本発明を適用しているが、これに限定されない。例えば、基板の上下面の両面に対して、またはどちらか一方面のみに対して洗浄処理、エッチング処理、現像処理などの基板処理を基板Ｗを回転させながら行う基板処理装置全般に適用可能である。

また、上記実施形態では、支持部７はスピンベース５の周縁部の一部を凸状に上方に向けて延出させた延出部５ａに設けているが、スピンベース５の一部を上方に延出させることなく、支持部７自体をスピンベース５の上面から上方に突出させて構成するようにしてもよい。また、スピンベース５の一部を上方に延出させることなく、スピンベース５の上面に支持部７を埋設させて、フィルム７１のみをスピンベース５の上面から突出させるように構成してもよい。

また、上記実施形態では、支持部７の回転軌跡Ｔａ上に不活性ガスが略鉛直方向に噴出されるように雰囲気遮断板９、９０の対向面９ａにガス噴出口９ｂを設けているが、これに限定されない。例えば、支持部７の回転軌跡Ｔａより内側にガス噴出口９ｂを設けて、支持部７の回転軌跡Ｔａ上に向けて下向きかつ外側に不活性ガスを噴出させるようにしてもよい。

また、上記第２実施形態では、処理液供給ノズル６を雰囲気遮断板９０の外縁の窪部９０ａに入り込ませることで基板Ｗの上面周縁部（上面処理領域）ＴＲと対向させているが、これに限定されない。図１３に示すように、雰囲気遮断板９０の周縁部に処理液供給ノズル６が挿入可能な上下方向に貫通する貫通孔９ｅを設けて該貫通孔９ｅにノズル６の下端部を対向面９ａと面一の位置まで挿入させて上面周縁部ＴＲと対向させてもよい（図１３（ａ））。また、貫通孔９ｅの内壁にガス流通空間９０ｃに連通するガス導入口９ｄを設けると、処理液供給ノズル６を貫通孔９ｅから抜き出して退避させた際に貫通孔９ｅの上下の開口から不活性ガスが噴出させることができる（図１３（ｂ））。

このような構成によれば、ノズル６を貫通孔９ｅから抜き出すことで、基板Ｗとともに雰囲気遮断板９０を回転させることができる。このため、雰囲気遮断板９０に付着する処理液を振り切るとともに、基板Ｗと雰囲気遮断板９との間に回転に伴う余分な気流が発生するのを防止することができる。その結果、基板Ｗと雰囲気遮断板９０との間の空間ＳＰへの薬液雰囲気の巻き込みや薬液の跳ね返りが防止される。

また、処理液供給時にはノズル６は貫通孔９ｅに挿入されているため、基板処理中に処理液が飛散してノズル６に向けて跳ね返ってくるような場合でも、処理液は雰囲気遮断板９０の対向面９ａに遮られてノズル６に大量の処理液が付着することがない。このため、ノズル移動時においてノズル６から処理液が落ちて基板Ｗあるいは基板周辺部材に付着して悪影響を及ぼすことが防止される。その結果、ノズル６の洗浄も不要となり、装置のスループットを向上させることができる。

また、この実施形態によれば、ノズル６を雰囲気遮断板９から離れ退避させた際にも、貫通孔９ｅの上下の開口から不活性ガスが噴出されているので、処理液が貫通孔９ｅに入り込み基板Ｗに処理液が跳ね返ることがない。このため、基板Ｗの上面中央部（非処理領域ＮＴＲ）に形成されるデバイス形成面が腐食するのを防止することができる。

この発明は、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、光ディスク用基板などを含む基板全般の表面に対して洗浄処理などの処理を施す基板処理装置に適用することができる。

本発明にかかる基板処理装置の第１実施形態を示す図である。 図１に示す基板処理装置のスピンベースを上方から見た平面図である。 図１に示す基板処理装置の雰囲気遮断板の底面図である。 図１に示す基板処理装置の支持部の構成を示す部分断面図である。 図１に示す基板処理装置の押圧支持の条件を説明するための図である。 本発明にかかる基板処理装置の第２実施形態を示す図である。 図５の基板処理装置の平面図である。 図５に示す基板処理装置の雰囲気遮断板の底面図である。 図５に示す基板処理装置の動作を示すフローチャートである。 本発明にかかる基板処理装置の第３実施形態を示す図である。 図１０の基板処理装置の部分断面図である。 図１０に示す基板処理装置の動作を示すフローチャートである。 図６に示す基板処理装置の変形態様を示す部分断面図である。

符号の説明

３…モータ（回転手段）
５…スピンベース（回転部材）
６…処理液供給ノズル（上面側処理液供給手段）
９，９０，９１…板状部材（雰囲気遮断板、押圧手段）
９ａ，９１ａ…対向面
９ｂ、９０ｂ…ガス噴出口（気体噴出口）
２１…ガス供給部（気体供給部、押圧手段）
４１…下部洗浄ノズル（下面側処理液供給手段）
７１…フィルム（支持部材）
７５…駆動部（駆動手段）
ＮＴＲ…非処理領域
Ｊ…鉛直軸
Ｔａ…回転軌跡
ＴＲ…上面周縁部（上面処理領域）
Ｗ…基板

Claims (7)

1. 基板を回転させながら前記基板に処理液を供給して所定の処理を施す基板処理装置において、
   鉛直軸回りに回転自在に設けられた回転部材と、
   前記回転部材を回転させる回転手段と、
   前記回転部材に上方に向けて設けられ、前記基板の下面に当接して該基板を前記回転部材から離間させて支持する少なくとも３個以上の支持部材を有する支持手段と、
   前記基板の上面に気体を供給することによって前記基板を前記支持部材に押圧させて前記基板を前記回転部材に保持させる押圧手段と
   を備えたことを特徴とする基板処理装置。
2. 前記支持手段に対して駆動力を与える駆動手段をさらに備え、
   前記支持手段は前記基板の下面に対して離当接自在に設けられた可動部材を前記支持部材として少なくとも４個以上有し、
   前記駆動手段からの駆動力を受けて少なくとも３個以上の前記可動部材が前記基板の下面に当接して前記基板を支持しながら、前記基板の下面に前記処理液を供給して前記処理を実行し、しかも、前記駆動手段は処理中に少なくとも１回以上前記可動部材の各々を前記基板の下面から離間させる請求項１記載の基板処理装置。
3. 前記押圧手段は、前記基板の上面に対向する対向面を有する板状部材と、前記対向面に設けられた気体噴出口から気体を噴出させることによって前記対向面と前記基板の上面との間に形成される空間に気体を導いて供給する気体供給部とを備える請求項１または２記載の基板処理装置。
4. 前記気体噴出口は前記対向面に前記支持部材の回転軌跡上に設けられて略鉛直方向に気体を噴出することによって前記基板を前記支持部材に押圧させる請求項３記載の基板処理装置。
5. 前記板状部材は前記鉛直軸回りに回転可能に構成され、
   前記回転手段は前記押圧手段により前記基板が前記回転部材に保持された状態で、前記板状部材を前記基板とともに回転させる請求項３または４記載の基板処理装置。
6. 前記支持部材に押圧されて回転する前記基板の下面に向けて処理液を供給する下面側処理液供給手段をさらに備え、
   前記押圧手段は前記下面側処理液供給手段から前記基板の下面に供給された処理液が前記基板の上面周縁部に回り込んで処理される上面処理領域より内側の非処理領域に気体を供給するとともに、前記支持部材は前記非処理領域に対応する前記基板の下面側に当接して支持する請求項１ないし５のいずれかに記載の基板処理装置。
7. 前記支持部材に押圧されて回転する前記基板の上面周縁部に処理液を供給する上面側処理液供給手段をさらに備える請求項１ないし６のいずれかに記載の基板処理装置。
   

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